2020量子计算科普-量子计算全新挑战

文章阐述了关于2020量子计算科普，以及量子计算全新挑战的信息，欢迎批评指正。

文章信息一览：

• 1、【科普】量子计算通识-7-Deutsch算法解析
• 2、量子计算机“九章”问世发布了评测,如何评价“九章”?这意味着什么...
• 3、量子计算的再现危机:马约拉纳费米子
• 4、【科普】量子计算通识-3-CNOT可控非门
• 5、现在中国有量子计算机吗
• 6、【科普】量子计算通识-4-量子位

【科普】量子计算通识-7-Deutsch算法解析

1、在量子计算中我们要求所有操作都是可逆的，那么我们先对四种位操作进行重新布线，也就是说设计四种可逆的量子位操作线路，或者说四种算法。

2、年，贝尔实验室的应用数学家P. Shor指出 [3]，相对于传统电子计算器，利用量子计算可以在更短的时间内将一个很大的整数分解成质因子的乘积。这个结论开启量子计算的一个新阶段：有别于传统计算法则的量子算法（quantum algorithm）确实有其实用性，绝非科学家口袋中的戏法。

3、年，牛津大学的D. Deutsch提出量子图林机（quantum Turing machine）的概念，量子计算才开始具备了数学的基本型式。然而上述的量子计算研究多半局限于探讨计算的物理本质，还停留在相当抽象的层次，尚未进一步跨入发展算法的阶段。

4、0，11来计数是一个道理，只是写法的不同。

量子计算机“九章”问世发布了评测,如何评价“九章”?这意味着什么...

“九章”的问世确立了我国在国际量子计算研究中的领先地位，使我国在国际量子科技竞争中占据了重要位置。 “九章”量子计算机在“高斯玻色取样”算法上的表现，预示着其在图论、机器学习、量子化学等领域的潜在应用价值。

这表明“九章”在量子计算领域取得了显著的成就。量子计算机的应用量子计算机具有广泛的应用潜力，包括天气预报、药物研制、交通调度、保密通信和军事等领域。虽然量子计算机目前仍处于发展阶段，但其未来在科技和工业领域的影响不容忽视。

中国量子计算机九章的问世告诉我们量子计算中国已经超越美国成为量子计算的前沿国家，量子计算的突破将为我们未来带来很多现实的科学应用：智能AI，超脑，人工智能，星际旅行，时空穿越，瞬间移动，等前沿科技带来落地，因为以上科学技术的现实缺少不了科学计算而量子计算机的计算才能突破瓶颈，实现科技飞跃。

量子计算机领域，是中美之间的竞争。谷歌公司推出悬铃木，在单一上的能力，相当于传统超算的860多倍，实现了对传统的超越。

量子计算的再现危机:马约拉纳费米子

马约拉纳粒子理论上是它们自己的反粒子，意大利物理学家埃托雷·马约拉纳（Ettore Majorana）在1937年就预测到了这一点。计算机巨头微软公司希望利用马约拉纳粒子来建造一台可靠的量子计算机：这些粒子可以制造出异常稳定的量子比特。围绕它们的科学兴奋不亚于引力波和希格斯玻色子。

年，意大利理论物理学家埃托雷·马约拉纳于提出一个假设，即：自然界中存在一类特殊的费米子，这类费米子的反粒子是其本身，称为“马约拉纳费米子”。显然这与狄拉克费米子的性质不相同，即：狄拉克费米子的反粒子不是其本身。

这一概念由埃托雷·马约拉纳于1937年提出[1]，他对狄拉克方程式改写得到了马约拉纳方程式，可以描述中性自旋1/2粒子，因而满足这一方程的粒子为自身的反粒子。马约拉纳费米子与狄拉克费米子之间的区别可以用二次量子化的产生及湮没算符表示。

另外，科学家预期，马约拉纳费米子的研究成果将为量子计算机的制造提供更好选择。与普通计算机通过二进制方式处理数据不同，量子计算机是一种基于量子物理机理处理数据的计算机。它对数据的处理速度惊人，如果把量子计算机比作飞机的话，那么普通计算机只能算是自行车。

玻色子可以成为其自身的反粒子，而费米子拥有与自身完全不同的反粒子。

【科普】量子计算通识-3-CNOT可控非门

1、可控非门CNOT是量子计算的最根本操作，也可直接把它称为 量子逻辑门 。解释起CNOT门有一点麻烦，所以我们先从数学角度看，门就是一种操作，比如之前我们把经典比特位的四种操作都转换成了向量位运算：那么，我们定义CNOT门就是乘以下面的矩阵：注意这不是单位矩阵，它把第三行和第四行交换了 。

2、CNOT门，即控制非门，是量子世界中的一个魔术师，它以两个量子比特为舞台，一个控制比特，一个受控比特。CNOT门的神奇在于其条件性，当控制比特处于叠加态时，与受控比特产生量子纠缠。例如，一个简单的纠缠生成电路中，通过CNOT门，量子态变为一个不可预测的混合态，展现了量子世界的独特魅力。

3、我们可以利用这两个单位圆状态机来快速计算一些量子操作。

4、我们把这个点作为进入未知黑盒 的起点，下面用蓝色圆点表示。

5、以下内容参照微软研究院主题演讲《Quantum Computing for Computer Scientists（计算机科学家量子计算导读）》的结构进行整理和扩充的。 本篇是第四部分。上一篇 【科普】量子计算通识-3 经典比特位Classic bit，简称cbit。 经典位只有0或1两种状态。

现在中国有量子计算机吗

1、. 启科量子（Qudoor）：成立于2022年的启科量子是中国首家在量子通信、量子计算、量子传感领域均拥有自主核心技术与产品开发能力的高新技术企业，主要发展量子关键通信终端设备。

2、量子计算机目前尚未实现商业化或广泛普及。中国在量子计算领域取得了显著进展，中国科学技术大学的量子实验室已经成功研发出半导体量子芯片和量子存储技术。这些量子芯片被视为未来量子计算机的核心，能够执行量子逻辑运算和信息处理。同时，量子存储技术的进步有助于实现跨越长距离的量子信息传输。

3、中国学者使用一块金刚石建成世界上首台量子计算机。该计算机能够在不到一秒的时间内提取获得被编码的信息，而普通的计算机要完成这一工作则需要几年甚至十年的时间。以杜教授为首的中国科技大学研究人员小组建立了一个新的系统，这个系统可以使用相应的方式退出体系结构。

4、根据量子产业园基地查询显示，这个量子计算机拥有66个量子比特，是目前国内已交付使用的拥有最多量子比特的量子计算机。它***用了低温极子纠缠和电荷传输方式实现高速数据传输和可控量能输出，主要运用于数学模拟、天气预报、材料和药物设计等领域。

【科普】量子计算通识-4-量子位

1、经典比特位Classic bit，简称cbit。 经典位只有0或1两种状态。无论我们使用什么含义，0或1，真或假，开或关，阴或阳...即使我们前几篇文章中使用的向量（1，0）（0，1），也都是经典位，因为它只有两种状态，没有半阴半阳状态。量子位Quantum bit，简称qbit。

2、量子计算是利用量子力学原理来实现的。基本原理 量子力学态叠加原理使得量子信息单元的状态可以处于多种可能性的叠加状态，从而导致量子信息处理从效率上相比于经典信息处理具有更大潜力。

3、量子的重叠与牵连原理产生了巨大的计算能力。普通计算机中的2位寄存器在某一时间仅能存储4个二进制数（00、011）中的一个，而量子计算机中的2位量子位（qubit）寄存器可同时存储这四个数，因为每一个量子比特可表示两个值。如果有更多量子比特的话，计算能力就呈指数级提高。

4、量子计算是一种基于量子物理学的计算形式。经典计算机依靠位（零或一）进行计算，而量子计算机使用利用量子力学以“叠加”形式存在的量子位（量子位）：零和一的组合，每个都有一定的概率。例如，一个量子位可能有 80% 的几率为零，20% 的几率为零。或者 60% 的机会为零，40% 的机会成为 1。等等。

5、量子计算机是一种基于量子力学原理设计和构建的计算设备。与经典计算机使用二进制位（比特）作为基本单位进行计算不同，量子计算机使用量子位（量子比特或qubit）作为计算的基本单位。量子位具有一种特殊的性质，即量子叠加和量子纠缠。

关于2020量子计算科普，以及量子计算全新挑战的相关信息分享结束，感谢你的耐心阅读，希望对你有所帮助。